岩石变形行为 .pdf

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1、讨论题：应变讨论题：应变ò什么是线应变，剪应变？挤压/拉张力或剪切力与线应变和剪应变是怎样联系的？ò应变椭球体中的主应变面（XY，YZ,XZ）面与主应力有什么关系？*ò递进变形的概念对构造分析有什么意义？*ò在Flinn图解中，三种形态的应变椭球体分别反映岩石受到何种变形？其可能的受力方式是什么？地质构造分析的力学基础地质构造分析的力学基础3.1应力3.2应变3.3岩石变形行为3.33.3岩石变形行为岩石变形行为ò一般实验条件下岩石的变形行为ò岩石的脆性破坏ò影响岩石变形的因素ò岩石的塑性变形机制3.3.13.3.1一般实验条件下的岩石变形行为一般实验条件下的岩石变形行为ò三轴压力机实验温压

2、可达到1000MPb,800℃–用流体压力模拟围压3.3.13.3.1一般实验条件下的岩石变形行为一般实验条件下的岩石变形行为岩石变形阶段岩石变形阶段ò弹性变形阶段–弹性极限ò塑性变形阶段–强度（极限）ò断裂变形阶段ò岩石抗压强度>>>抗拉强度3.3.13.3.1一般实验条件下的岩石变形行为一般实验条件下的岩石变形行为岩石变形阶段岩石变形阶段ò材料性质脆性材料：断裂发生前应变量<5％韧性材料：断裂发生前应变量>10％ò材料性质？–花岗岩–橡胶–粉笔–馒头–沥青3.3.23.3.2岩石的脆性破坏岩石的脆性破坏ò试验和自然界宏观破裂的主要形式–　张裂——位移方向垂直于破裂面–　剪裂——位移方向平

3、行于破裂面3.3.2.13.3.2.1库仑剪破裂准则库仑剪破裂准则τò问题的提出max–岩石实验中破裂面与应力圆中最大剪应力作用面不一致–自然界岩石实际共轭剪裂面夹角也不是90°ò库仑准则的核心–剪破裂不仅与剪应力有关，而且与正应力有关ò经验公式3.3.2.13.3.2.1库仑剪破裂准则库仑剪破裂准则ò问题的提出–岩石实验中破裂面与应力圆中最大剪应力作用面不一致–自然界岩石实际共轭剪裂面夹角也不是90°ò库仑准则的核心–剪破裂不仅与剪应力有关，而且与正应力有关ò经验公式3.3.2.13.3.2.1库仑剪破裂准则库仑剪破裂准则ò表达式：τ＝τ＋μσ０nτ——剪破裂发生时的剪应力τ——当σ＝０时

4、岩石的抗剪强度（又称岩石内聚力）０nò上式可改写成τ＝τ＋σ·tgφ0n截距为τ的直线方程03.3.2.13.3.2.1库仑剪破裂准则库仑剪破裂准则麻烦的麻烦的““角角””òφ——内摩擦角òθ——剪裂角ττò2θ——共轭剪裂面之间的夹角òα——应力分析中斜φφ截面与主平面之间的φφττ22θθ22αα夹角，或主应力与截0σσ面法线之间的夹角nò2θ＝90°－φòθ＝45°－φ/2ò2α＋2θ＝180°(α＋θ＝90°)3.3.2.13.3.2.1库仑剪破裂准则库仑剪破裂准则复习：关于复习：关于αα截面法线，截面法线，////σσ方向方向nαααασσ，，⊥⊥主平面主平面1（主平面法线方向）（

5、主平面法线方向）3.3.2.13.3.2.1库仑剪破裂准则库仑剪破裂准则ò剪裂面与“角”òφ——内摩擦角实际破裂面实际破裂面ò２θ——共轭剪裂面之间的夹角φ/2òα——应力分析中斜截面与主平面之间的θ夹角，或主应力与截α面法线之间的夹角45°ò２θ＝90°－φ主平面主平面òθ＝45°－φ/2ò2α＋2θ＝180°ò(α＋θ＝90°)最大剪应力作用面最大剪应力作用面库仑剪破裂准则库仑剪破裂准则ò剪裂面与“角”òφ——内摩擦角ò２θ——共轭剪裂面之间的夹角òα——应力分析中斜截面与主平面之间的夹角，或主应力与截面法线之间的夹角ò２θ＝90°－φòθ＝45°－φ/2ò2α＋2θ＝180°ò(α＋θ

6、＝90°)3.3.2.23.3.2.2莫尔剪破裂准则莫尔剪破裂准则ò进一步观察表明，φ（内摩擦角）与围压、岩石性质有关，不是一个常量，因此τ＝f(σ)n例如，砂岩：φ〧４５°（图A），页岩：φ〧２３°（图B）ò此外，实验证明，φ随围压增大而减小（图B）3.3.2.33.3.2.3破裂准则评价破裂准则评价ò“准则”初步描述了破裂过程的真实物理模式ò“准则”与实验结果仍有较明显不一致–预计的单轴抗压与抗张强度之比都过低–莫尔包络线与实际的斜率不严格一致ò尽管存在一些不足，“准则”仍然是较为合乎实际的，广泛用于构造地质和岩石力学分析3.3.33.3.3影响岩石变形行为的因素影响岩石变形行为的因素大

7、小作用力方式组成岩石力学性质结构构造岩石变形行为围压温度变形条件流体/溶液孔隙压力时间3.3.3.13.3.3.1岩石各向异性对变形的影响岩石各向异性对变形的影响ò面构造对岩石抗压强度存在很大影响–层理、面理、破裂面、先存软弱面ò抗压强度与σ1/先存面理之间夹角α的实验关系曲线，反映当α接近30°时，岩石的抗压强度最低3.3.3.13.3.3.1岩石各向异性对变形的影响岩石各向异性对变形的影响σσσσ1与先存